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1、第八章第八章 船舶阻力船舶阻力8.1 概述概述 inf8.2 基本阻力的机理基本阻力的机理 infinf8.3 相似定律相似定律 inf8.4 基本阻力的估算基本阻力的估算 inf8.5 基本阻力百分数基本阻力百分数 inf8.6 营运载态和浮态对快速性的影营运载态和浮态对快速性的影8.7 附加阻力附加阻力 inf8.8 浅水航行对吃水的影响浅水航行对吃水的影响 inf习题习题28.1概述概述Y1 1快速性快速性2 2船舶运动所消耗的功率船舶运动所消耗的功率infinf3 3总阻力分类总阻力分类infinf 4 4基本阻力的分类基本阻力的分类infinfWXTRvs船舶在船舶在给定主机功率给定
2、主机功率条件下条件下等速直航等速直航的速度性能。的速度性能。3二、船舶运动所消耗的功率二、船舶运动所消耗的功率PE主轴主轴主机主机PM推力推力轴承轴承TRWXTRvs推进系数推进系数Cp功率传递功率传递inf、传送效率、传送效率inf4推进功率的传递推进功率的传递PDWXTRvsnTPTPDR主机主机PM推力推力轴承轴承主轴主轴TnPE船后桨收到功率船后桨收到功率敞水桨收到功率敞水桨收到功率推进功率推进功率有效功率有效功率主机功率主机功率PMvA5传送效率传送效率有效功率有效功率PE推进功率推进功率PT船后桨收到功率船后桨收到功率PD敞水桨收到功率敞水桨收到功率PD主机功率主机功率PM传递效率
3、传递效率相对旋转相对旋转敞水桨敞水桨船身效率船身效率6船舶阻力船舶阻力R分类分类1 1-特征分类特征分类特征分类特征分类 空气空气水水静水静水汹涛汹涛附体附体基本阻力基本阻力=裸船体阻力裸船体阻力污底阻力污底阻力新造船深水新造船深水 附附加加阻阻力力WTRvs浅水附加浅水附加7船舶阻力船舶阻力R R分类分类2 2 2 2-力学性质分类力学性质分类力学性质分类力学性质分类2、压差阻力、压差阻力WTRvsvvA1、摩擦阻力、摩擦阻力8基本阻力分类基本阻力分类基本阻力基本阻力R0摩擦阻力摩擦阻力压差阻力压差阻力涡流阻力涡流阻力(粘性压差阻力粘性压差阻力)兴波阻力兴波阻力粘粘性性阻阻力力vvA98.2
4、 基本阻力的机理基本阻力的机理 一、摩擦阻力一、摩擦阻力inf二、涡流阻力二、涡流阻力inf三、兴波阻力三、兴波阻力inf10一、摩擦阻力一、摩擦阻力1.摩擦阻力计算摩擦阻力计算 inf平板摩擦阻力平板摩擦阻力船体摩擦阻力船体摩擦阻力2.与速度之间关系与速度之间关系3.占总阻力百分比占总阻力百分比4.影响因素影响因素 粘性；速度梯度；粘性；速度梯度；船形；速度；表面粗糙度船形；速度；表面粗糙度湿表面积（吃水）；湿表面积（吃水）；WXTRvs11速度的分布速度的分布Vs船速船速法线方向法线方向速度的分布速度的分布法线方向法线方向n n速度速度1.平板平板2.船体船体一、摩擦阻力计算一、摩擦阻力计
5、算12二、涡流阻力（粘性压差阻力）二、涡流阻力（粘性压差阻力）1.涡流阻力成因涡流阻力成因inf理想流体理想流体粘性流体粘性流体2.与速度之间关系与速度之间关系3.占总阻力百分比占总阻力百分比4.影响因素影响因素船形（尾部形状）船形（尾部形状）inf；速度；粘性；速度；粘性；13涡流阻力成因涡流阻力成因1.理想流体理想流体2.粘性流体粘性流体WTRvsvs14尾部形状对涡流阻力的影响尾部形状对涡流阻力的影响流线体流线体圆球圆球圆柱圆柱圆盘圆盘15三、兴波阻力三、兴波阻力1.兴波阻力成因兴波阻力成因inf理想流体理想流体粘性流体粘性流体2.船行波船行波inf3.与速度之间关系与速度之间关系4.占
6、总阻力百分比占总阻力百分比5.影响因素影响因素船形（首部船形（首部形状形状-水线面附近）；速度；水线面附近）；速度；161.1.兴波阻力成因兴波阻力成因WTRvs1.理想流体理想流体2.粘性流体粘性流体vs172.2.船行波船行波1.首波系首波系横波横波散波散波2.尾波系尾波系横波横波散波散波18球鼻首作用球鼻首作用198.3 相似定律相似定律 1相似准则相似准则inf2流体力的一般表达式流体力的一般表达式inf3雷诺相似定律雷诺相似定律inf4傅汝德相似定律傅汝德相似定律inf5基本阻力全相似条件基本阻力全相似条件inf6傅汝德假设傅汝德假设inf20一、相似准则一、相似准则1.几何相似几何
7、相似2.运动相似运动相似3.动力相似动力相似VABVAB长：长：Ls宽：宽：Bs长：长：Lm宽：宽：Bm21二、流体力的一般表达式二、流体力的一般表达式基本量纲：基本量纲：22三、雷诺相似定律三、雷诺相似定律l几何相似的船模和实船，当二者雷诺数相几何相似的船模和实船，当二者雷诺数相等时，其摩擦阻力或涡流阻力相似。等时，其摩擦阻力或涡流阻力相似。23四、傅汝德相似定律四、傅汝德相似定律l几何相似的船模和实船，当二者傅汝德数几何相似的船模和实船，当二者傅汝德数相等时，其兴波阻力相似。相等时，其兴波阻力相似。24五、基本阻力全相似条件五、基本阻力全相似条件摩擦阻力和涡流阻力相似条件：摩擦阻力和涡流阻
8、力相似条件：兴波阻力相似条件：兴波阻力相似条件：即：即：结论：结论：全相似的条件不存在：全相似的条件不存在：25六、傅汝德假设六、傅汝德假设1.基本阻力组成基本阻力组成2.剩余阻力相似条件剩余阻力相似条件3.摩擦阻力按平板阻力估算摩擦阻力按平板阻力估算4.根据相似定律求实船的剩余阻力根据相似定律求实船的剩余阻力应用应用268.4 基本阻力的估算基本阻力的估算 1摩擦阻力估算摩擦阻力估算p1432剩余阻力估算剩余阻力估算例题例题p145278.5 基本阻力百分数基本阻力百分数1.基本阻力曲线基本阻力曲线inf2.基本阻力百分数基本阻力百分数 inf3.利用傅汝德大小表征船速利用傅汝德大小表征船速
9、低速船低速船中速船中速船高速船高速船28基本阻力曲线基本阻力曲线某低速货船基本阻力曲线某低速货船基本阻力曲线29基本阻力百分数基本阻力百分数 中速船中速船0.350.20.35低速船低速船高速船高速船50308.7 附加阻力附加阻力1污底阻力污底阻力inf2附体阻力附体阻力inf3空气阻力空气阻力inf4汹涛阻力汹涛阻力inf5浅水附加阻力浅水附加阻力inf31一、污底阻力一、污底阻力p1491.污底定义污底定义2.污底阻力成因：污底阻力成因：3.影响因素影响因素出坞日期，出坞日期，航行时间航行时间，停泊时间，停泊时间，航行区域，季节，水温表面，油漆状况。航行区域，季节，水温表面，油漆状况。摩
10、擦摩擦污底附着量污底附着量出坞后时间出坞后时间：P150下水后，摩擦阻力每天增加下水后，摩擦阻力每天增加2.5%4.影响程度影响程度32二、二、附体阻力附体阻力1.附体定义附体定义,2.附体阻力成因：附体阻力成因：3.影响因素影响因素尾部数量，尺寸，形状，相对位置，船速尾部数量，尺寸，形状，相对位置，船速摩擦，涡流摩擦，涡流7-8%*基本阻力基本阻力4.影响程度：影响程度：33三、空气阻力三、空气阻力1.空气阻力定义空气阻力定义2.空气阻力成因空气阻力成因3.影响因素影响因素水面以上船体形状；相对风速；风向；水面以上船体形状；相对风速；风向；摩擦，涡流摩擦，涡流2-30%*基本阻力，基本阻力，
11、P1524.影响大小、程度：影响大小、程度：34四、汹涛阻力四、汹涛阻力1.耐波性定义：耐波性定义：P1522.失速失速3.汹涛阻力组成汹涛阻力组成4.储备功率储备功率船舶在各种海况下营运船速不致显著降低的性能。船舶在各种海况下营运船速不致显著降低的性能。摩擦，涡流，兴波摩擦，涡流，兴波35五、浅水附加阻力五、浅水附加阻力1.浅水航行特点：浅水航行特点：a.吃水；吃水；b.浮态；浮态；c.阻力变化；阻力变化；摩擦，涡流，兴波摩擦，涡流，兴波水深傅汝德数：水深傅汝德数：368.8 浅水航行对吃水的影响浅水航行对吃水的影响1船舶在深水中航行的沉浮量船舶在深水中航行的沉浮量inf2船舶在浅水中航行的沉浮量船舶在浅水中航行的沉浮量inf37一、船舶在深水中航行的沉浮量一、船舶在深水中航行的沉浮量深水中航行时的沉浮量深水中航行时的沉浮量过渡状态过渡状态排水状态排水状态滑行状态滑行状态体积傅汝德数：体积傅汝德数：38二、船舶在浅水中航行的沉浮量二、船舶在浅水中航行的沉浮量变化规律：变化规律：变化小变化小尾倾尾倾尾倾最大值尾倾最大值水深傅汝德数：水深傅汝德数：水深傅汝德数：水深傅汝德数：39